鋰電池的制作方法是什么？鋰電池的性能有哪些？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-05-10 13:43
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一、電池制作所需參數(shù)
1、極片尺寸
2、拉漿工藝
a)集流體尺寸
正極（鋁箔），間歇涂布
負(fù)極（銅箔），間歇涂布
b）拉漿重量要求
3、正極拉漿后進(jìn)行以下工序：
裁大片 裁小片 稱片（配片） 烘烤 軋片極耳焊接負(fù)極拉漿后進(jìn)行以下工序：
裁大片 裁小片 稱片（配片） 烘烤 軋片極耳焊接
.4、軋片要求
5、配片方案
6、極片烘烤
備注：真空系統(tǒng)的真空度為-0.095-0.10Mpa； 保護(hù)氣為高純氮?dú)猓瑲怏w氣壓大于0.5Mpa
7、極耳制作
a) 正極：
正極極耳在正極片處采用超聲波焊接。鋁條末端與極片邊緣平齊。
b) 負(fù)極：
鎳條尺寸：0.10×3.0×48mm，鎳條直接用點(diǎn)焊機(jī)點(diǎn)焊，要求點(diǎn)焊點(diǎn)數(shù)為8個(gè)點(diǎn)鎳條右側(cè)與負(fù)極片右側(cè)對(duì)齊，鎳條末端與極片邊緣平齊。
8 隔膜尺寸：0.025×44.0×790±5mm
9 卷針寬度：22.65±0.05mm
10 壓芯：電池卷繞后，先在電芯底部貼上24mm寬的透明膠紙，再用壓平機(jī)冷壓兩次。
11 電芯入殼前要求
膠紙1：10.0×38.0±1.0mm，膠紙?jiān)陔娦緝蓚?cè)分布均勻；
膠紙2：10.0×38.0±1.0mm，鎳條在膠紙中央；
膠紙3：24.0×30.0±2.0mm，膠紙?jiān)陔娦緝蓚?cè)分布均勻；
鎳條右側(cè)距電芯右側(cè)為7.0±1.0mm。
12 裝殼
裝殼時(shí)應(yīng)用雙手同時(shí)用力，緩緩將電芯裝入電池殼中，禁止劃傷電芯。
13 負(fù)極極耳焊接
負(fù)極鎳條與鋼殼用點(diǎn)焊機(jī)進(jìn)行焊接，要保證焊接強(qiáng)度，禁止虛焊。
14 激光焊接
激光焊接時(shí)應(yīng)仔細(xì)上夾具，電池殼與上蓋配合良好后才能進(jìn)行焊接，注意避免出現(xiàn)焊偏。
15 電池真空烘烤
備注：
(1)真空系統(tǒng)的真空度為-0.095~-0.10MPa；
(2)保護(hù)氣為高純氮?dú)?，氣體壓力＞0.5MPa；
(3)每小時(shí)抽一次真空注一次氮?dú)?/div>
16 注液量：2.9±0.1g
注液房相對(duì)濕度：≤30%，溫度：20±5℃封口膠布：6mm寬紅色膠布，粘膠紙時(shí)注意擦凈注液口處的電解液用2道橡皮筋將棉花固定在注液口處。
17 化成制度
（1） 開口化成工藝
a) 恒流充電：40mA×4h；80mA×6h
電壓限制：4.00V
b) 全檢電壓，電壓≥3.90V的電池進(jìn)行封口，電壓<3.90V的電池用60mA恒流至3.90~4.00V后封口，再打鋼珠
c) 電池清洗，清洗劑為醋酸+酒精
（2） 續(xù)化成制度
按程序進(jìn)行續(xù)化成：
a) 恒流充電（400mA，4.20V，10min）
b) 休眠（2min）
c) 恒流充電（400mA，4.20V，100 min）
·
d) 恒壓充電（4.20V，20 mA，150 min）
e) 休眠（30min）
f) 恒流放電（750mA，2.75V，80 min）
g) 休眠（30min）
h) 恒流充電（750mA，3.80V，90 min）
j) 恒壓充電（3.80V，20 mA，150 min）
（3） 檢測(cè)分容
按如下檔次對(duì)電池進(jìn)行分容：
電池下柜后全檢電壓，電壓＜3.77V的電池采用程序補(bǔ)電：
（1）恒流充電（750mA，3.80V，10 min）
（2）休眠（2min）
（3）恒流充電（750mA，3.80V，30 min）
（4）恒壓充電（3.80V，20 mA，60min）
18 電池復(fù)檢
電池下柜分容后在室溫下放置20天進(jìn)行復(fù)檢，步驟如下：
a) 用整形機(jī)對(duì)電池整形；
b) 全檢電池厚度、電壓、內(nèi)阻，分類方法如下：
二、電池制造工藝流程
1、（正、負(fù)極）干混→濕混→滾涂膏體在導(dǎo)電基體上→3步干燥→卷繞→切邊（切成一定寬度）→輥壓→卷繞（備用）干混采用球磨, 磨球是玻璃球或氧化鋯陶瓷球；
濕混采用。行星式拌粉機(jī), 其葉片分別裝在2-3個(gè)軸上, 混合效果更好。濕混中溶劑數(shù)量要恰當(dāng), 形成合適的流變態(tài), 以獲得平滑的涂層。滾涂電極膏體要保證一定的粘度, 膏體涂于鋁箔或銅箔的兩面, 而涂層的厚度取決于電池的型號(hào)。然后再相繼通過(guò)3個(gè)加熱區(qū)進(jìn)行干燥, NMP（或水）從涂層中隨熱空氣或干燥氮?dú)饬鲃?dòng)而揮發(fā), 溶劑可以回收再利用。輥壓是為了提高涂層的密度, 并使電極厚度能符合電池裝配的尺寸, 輥壓階段的壓力要適中, 以免卷繞時(shí)粉料散落。
2、電池的組裝
圓柱電池的裝配工藝流程：絕緣底圈入筒→卷繞電芯入筒→插入芯軸→焊負(fù)極集流片于鋼筒→插入絕緣圈→鋼筒滾線→真空干燥→注液→組合帽（PTC元件等）焊到正極引極上→封口→X射線檢查→編號(hào)→化成→循環(huán)→陳化。
方形電池裝配工藝流程：絕緣底入鋼盒→片狀組合電芯入筒→負(fù)極集流片焊于鋼盒→上密封墊圈→正極集流片焊于桿引極→組合蓋（PTC元件等）焊到旋引極上→組合蓋定位→激光焊接→真空干燥→注液→密封→X射線檢查→編號(hào)→化成→循環(huán)→陳化。
裝配工藝說(shuō)明：以圓柱形電池為例（方形電池基本過(guò)程相同）。卷繞芯入筒以前, 將鋁條（0.08—0.15㎜厚、3㎜寬）和鎳條（0.04—0.10㎜厚, 3㎜寬）分別用超聲波焊接在正、負(fù)極導(dǎo)電基體的指定處作為集流引極。
電池隔膜一般采用PE/PP2層或PP/PE/PP 3層組成, 隔膜都是經(jīng)過(guò)120℃熱處理過(guò)的, 以增加其阻止性和提高其安全性。
正極、隔膜、負(fù)極3者疊合后卷繞入筒, 由于采用涂膏電極, 故必須讓膏體材料與基體結(jié)合得好, 以形成高密度電極, 特別要防止掉粉, 以免其穿透隔膜而引起電池內(nèi)部短路。
在卷繞電芯插入鋼筒以前, 放一個(gè)絕緣底入鋼筒底部是為了防止電池內(nèi)部短路這對(duì)于一般電池都是相同的。
電解質(zhì)一般采用LiPF6和非水有機(jī)溶劑, 在真空注液以前,電池要真空干燥24/h, 以除去電池組分中的水分和潮氣, 以免LiPF6與水反應(yīng)形成HF而縮短壽命。
電池密封采用涂密封膠、插入墊圈、卷邊加斷面收縮過(guò)程,基本原理與堿性可充電池相同。封口以后, 電池要用異丙醇和水的混合液除去油污物和濺出的電解液, 然后再干燥。使用一種氣味傳感器或“ 嗅探器”元件檢查電池漏液情況。
整個(gè)電池裝配完成以后, 電池要用X射線鑒定電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)是否正常, 對(duì)于電芯不正、鋼殼裂縫、焊點(diǎn)情況、有無(wú)短路等進(jìn)行檢查, 排除有上述缺陷的電池, 確保電池質(zhì)量。
最后一道工序是化成, 電池第1次充電, 陽(yáng)極上形成保護(hù)膜, 稱為固體電解質(zhì)中間相層(SEI), 它能防止陽(yáng)極與電解質(zhì)反應(yīng), 并是電池安全操作、高容量、長(zhǎng)壽命的關(guān)鍵要素。電池經(jīng)過(guò)幾次充放電循環(huán)以后陳化2—3周, 剔去微短路電池, 再進(jìn)行容量分選包裝后即成為商品了。
三、電池的性能
1、電性能：
（1） 額定容量：0.5C放電，單體電池放電時(shí)間不低于2h，電池組放電時(shí)間不低于1h54min（95%）；
（2）1C放電容量：1C放電，單體電池放電時(shí)間不低于57min（95%），電池組放電時(shí)間不低于54min（90%）；
（3）低溫放電容量：-20?C下0.5C放電，單體或電池組放電時(shí)間均不低于1h12min（60%）；
（4）高溫放電容量：55?C下0.5C放電，單體電池放電時(shí)間不低于1h54min（95%），電池組放電時(shí)間不低于1h48min（90%）；
（5） 荷電保持及恢復(fù)能力：滿電常溫下擱置28天，荷電保持放電時(shí)間不低于1h36min（80%），荷電恢復(fù)放電時(shí)間不低于1h48min（90%）；
（6）儲(chǔ)存性能：進(jìn)行貯存試驗(yàn)的單體電池或電池組應(yīng)選自生產(chǎn)日期不足3個(gè)月的，貯存前充50％～60％的容量，在環(huán)境溫度40℃±5?C，相對(duì)濕度45％～75％的環(huán)境貯存90天。貯存期滿后取出電池組，用0.2C充滿電擱置1h后，以0.5C恒流放電至終止電壓,上述試驗(yàn)可重復(fù)測(cè)試3次，放電時(shí)間不低于1h12min（60%）；
（7）循環(huán)壽命：電池或電池組采用0.2C充電，0.5C放電做循環(huán)，當(dāng)連續(xù)兩次放電容量低于72min（60%）時(shí)停止測(cè)試，單體電池循環(huán)壽命不低于600次，電池組循環(huán)壽命不低于500次；
（8）高溫?cái)R置壽命：應(yīng)選自生產(chǎn)日期不足三個(gè)月的單體電池的進(jìn)行高溫?cái)R置壽命試驗(yàn)，進(jìn)行擱置前應(yīng)充入50%±5%的容量，然后在環(huán)境溫度為55℃±2?C的條下擱置7天。7天后將電池取出，在環(huán)境溫度為20℃±5?C下擱置2～5h。先以0.5C將電池放電至終止電壓，0.5h后按0.2C進(jìn)行充電，靜置0.5h 后，再以0.5C恒流放電至終止電壓，以此容量作為恢復(fù)容量。以上步驟為1周循環(huán)，直至某周放電時(shí)間低于72min（60%）,試驗(yàn)結(jié)束。擱置壽命不低于56天（8周循環(huán)）。
2、安全性能
（1）持續(xù)充電：將單體電池以0.2ItA恒流充電，當(dāng)單體電池端電壓達(dá)到充電限制電壓時(shí)，改為恒壓充電并保持28d，試驗(yàn)結(jié)束后，應(yīng)不泄漏、不泄氣、不破裂、不起火、不爆炸（相當(dāng)于滿電浮充）。
（2）過(guò)充電：將單體電池用恒流穩(wěn)壓源以3C恒流充電，電壓達(dá)到10V后轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池爆炸或起火或充電時(shí)間為90min或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2?C）時(shí)停止充電，電池應(yīng)不起火、不爆炸（3C10V）；將電池組用穩(wěn)壓源以0.5ItA恒流充電，電壓達(dá)到n×5V（n為串聯(lián)單體電池?cái)?shù)）后轉(zhuǎn)為恒壓充電，直到電池組爆炸或起火或充電時(shí)間為90min或電池組表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2?C）時(shí)停止充電，電池應(yīng)不起火、不爆炸。
（3）強(qiáng)制放電（反向充電）：將單體電池先以0.2ItA恒流放電至終止電壓，然后以1ItA電流對(duì)電池進(jìn)行反向充電，要求充電時(shí)間不低于90min，電池應(yīng)不起火、不爆炸；將電池組其中一只單體電池放電至終止電壓，其余均為充滿電態(tài)的電池，再以1ItA恒流放電至電池組的電壓為0V時(shí)停止放電，電池應(yīng)不起火、不爆炸。
（4）短路測(cè)試：將單體電池經(jīng)外部短路90min，或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2?C）時(shí)停止短路，外部線路電阻應(yīng)小于50mΩ，電池應(yīng)不起火、不爆炸；將電池組的正負(fù)極用小于電阻0.1Ω的銅導(dǎo)線連接直至電池組電壓小于0.2V或電池組表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2?C），電池應(yīng)不起火、不爆炸
3、機(jī)械性能
（1）擠壓：將單體電池放置在兩個(gè)擠壓平面中間，逐漸增加壓力至13kN，圓柱形電池?cái)D壓方向垂直于圓柱軸的縱軸，方形電池?cái)D壓電池的寬面和窄面。每只電池只能接受一次擠壓。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合4.1.2.1的規(guī)定。在電池組上放一直徑為15cm的鋼棒對(duì)電池組的寬面和窄面擠壓電池組，擠壓至電池組原尺寸的85%，保持5min，每個(gè)電池組只接受一次擠壓。
（2）針刺：將單體電池放在一鋼制的夾具中，用φ3mm～φ8mm的鋼釘從垂直于電池極板的方向貫穿（鋼針停留在電池中），持續(xù)90min，或電池表面溫度穩(wěn)定（45min內(nèi)溫差≤2℃）時(shí)停止試驗(yàn)。
（3）重物沖擊：將單體電池放置于一鋼性平面上，用直徑15.8mm的鋼棒平放在電池中心，鋼棒的縱軸平行于平面，讓重量9.1kg的重物從610mm高度自由落到電池中心的鋼棒上；單體電池是圓柱形時(shí)，撞擊方向垂直于圓柱面的縱軸；單體電池是方形時(shí)，要撞擊電池的寬面和窄面，每只電池只能接受一次撞擊。
（4） 機(jī)械沖擊；將電池或電池組采用剛性固定的方法（該方法能支撐電池或電池組的所有固定表面）將電池或電池組固定在試驗(yàn)設(shè)備上。在三個(gè)互相垂直的方向上各承受一次等值的沖擊。至少要保證一個(gè)方向與電池或電池組的寬面垂直，每次沖擊按下述方法進(jìn)行：在最初的3ms內(nèi)，最小平均加速度為735m/s2，峰值加速度應(yīng)該在1225 m/s2和1715 m/s2之間。
（5） 振動(dòng)：將電池或電池組直接安裝或通過(guò)夾具安裝在振動(dòng)臺(tái)面上進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)。試驗(yàn)條件為頻率10Hz～55Hz，加速度29.4 m/s2，XYZ每個(gè)方向掃頻循環(huán)次數(shù)為10次，掃頻速率為1oct/min。
（6）自由跌落：將單體電池或電池組由高度（最低點(diǎn)高度）為600mm的位置自由跌落到水泥地面上的20mm厚的硬木板上，從XYZ三個(gè)方向各一次。自由跌落結(jié)束后。
4、環(huán)境適應(yīng)性
（1） 高溫烘烤：將單體電池放入高溫防爆箱中，以（5±2?C）/min升溫速率升溫至130℃，在該溫度下保溫10min。
（2） 高溫儲(chǔ)存：將單體電池或電池組放置在75±2?C的烘箱中擱置48h，電池應(yīng)，應(yīng)不泄漏、不泄氣、不破裂、不起火、不爆炸。
（3）低氣壓：（UL標(biāo)準(zhǔn)）。
